氢燃料发动机及其起动过程研究 study on hydrogen engine and its starting process.pdfVIP

No．6(Serial 第6期(总第172期) 车用发动机 No．172) 2007年12月 VEHICLEENGINE Dec．2007 ·性能研究· 氢燃料发动机及其起动过程研究 王 忠1，郑国兵1，张育华2，王洪2 (1．江苏大学汽车与交通工程学院，江苏镇江212013；2．恒驰科技有限公司，江苏镇江212009) 摘要：分析了不同氢燃料发动机供气系统的特点，在汽油机的基础上设计了氢燃料电控进气系统的硬件和控 制策略。采用试验研究的方法，分析了喷氢量、喷气定时、点火提前角等参数对发动机起动过程的影响。研究结果 表明，采用控制喷气脉宽和电子节气门的方法，可以有效实现发动机起动。起动工况较佳的喷气脉宽为7000／zs， 点火提前角为10。CA，喷气定时为上止点后70。CA。 关键词：氢发动机；供气系统；起动；控制策略 中图分类号：TK463文献标志码：B 文章编号：1001—2222(2007)06—0001-04 随着工业的发展和汽车保有量的增加，环境污 进行发动机的优化控制，通过电磁阀的开启和关闭 染日益严重，同时，化石燃料的储量也有限，为减轻 来实现氢气喷气定时和定量控制H1；首尔国立大学 环境污染和缓解能源危机，人们迫切需要替代能源 S．J．Lee教授研究结果表明，通过精确控制进气口 和新能源。氢能源以其特有的优势和丰富的来源引 喷气系统的喷气定时可以抑制早燃和回火[5]。 起了广泛的关注，作为一种洁净和可再生能源，被认 本研究采用试验方法，测量氢燃料发动机起 为是最有希望的交通替代燃料。随着规模化制氢技 动工况的性能参数，对喷氢量、喷气定时和点火提 术的成熟和氢气的大规模制备，氢能源在汽车上的 前角(钝)对发动机起动性能和发动机的转速稳定 应用研究也日益升温。氢燃料与矿物燃料相比具有 性的影响进行分析。 点火能量小、火焰传播速度快、可燃范围宽等优点。 1 发动机氢气供给系统 同时，传统汽油机经过适当的改动就可以直接燃用 氢燃料。 氢燃料发动机氢气的供给方式主要有缸外预混 水冷发动机改造而成，原机性能参数见表1‘6|。 合和缸内直接喷射两种。缸外预混合方式对发动机 表1原机性能参数 结构改动不大，易于形成高质量的混合气，但存在充 缸径／mm 79．96 最大功率／kW 68 气效率低，高负荷下易发生早燃、回火及功率下降等 最大功率转速／ 行程／mm 79．52 5500 问题。缸内直接喷射包括两种喷气方式：一是在压 r·min一1 缩行程早期低压喷气，该喷气方式对氢气供给系统 气缸排量／mL 1 596 最大扭矩／N·m 132 要求较低，可有效避免回火，但由于喷气较早，易发 最大扭矩转速／ ec 10 3 000 生早燃等问题；二是在压缩行程上止点附近将高压 r·rain一1 氢喷人燃烧室内，该方式能提高发动机输出功率且 为了满足发动机燃烧氢燃料的需要，将原汽